(57)【要約】【課題】光ファイバ原子光学フィルタリング装置を提供する。【解決手段】光ファイバ原子光学フィルタリング装置は、光ファイバカップリング焦点コリメータ、第１ファイバ偏光子、第１永久磁石リング、曰字形状純鉄フレーム、保温ボックス、第１キャピラリ原子セル、外装加熱用ツイストペアワイヤ、第２永久磁石リング、第２ファイバ偏光子、サーモスタット、ケーブル、第３永久磁石リング、温度センサ、第２キャピラリ原子セル、第４永久磁石リング、第３ファイバ偏光子、光電検出器を含む。２組の永久磁石リングと曰字形状純鉄フレームとの組み合せを用い、同一温度条件で動作する２つのキャピラリ原子セルそれぞれに磁場を提供し、微小信号光と原子との相互作用後、偏光面に変化が生じ、同時に３つのファイバ偏光子を利用して微小光信号を低減衰で偏光選択し、高い消光比で背景光ノイズを除去する。本発明は構造が簡単で、操作し易く、統合化・小型化も容易であり、自由空間における微小信号光の抽出及び測定に適用される。【選択図】図１
2019526821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ原子光学フィルタリング装置であって、それは光ファイバカップリング焦点コリメータ（１）を含み、またさらに曰字形状純鉄フレーム（４）を含み、前記曰字形状純鉄フレーム（４）は密閉された純鉄外フレーム及び前記純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、前記有孔純鉄仕切板には貫通孔が設けられており、前記有孔純鉄仕切板は前記曰字形状純鉄フレーム（４）を上部空洞と下部空洞とに仕切り、前記有孔純鉄仕切板は前記純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックス（５）を上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、前記上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、前記下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、前記上部保温ボックスと前記下部保温ボックスとは前記有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、前記上部保温ボックス内には第１キャピラリ原子セル（６）が設けられ、前記下部保温ボックス内には第２キャピラリ原子セル（１４）が設けられ、前記第１キャピラリ原子セル（６）の外部には第１外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第２キャピラリ原子セル（１４）の外部には第２外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第１外装加熱用ツイストペアワイヤと前記第２外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤ（７）を構成し、前記外装加熱用ツイストペアワイヤ（７）はケーブル（１１）を通じてサーモスタット（１０）と接続され、前記サーモスタット（１０）は前記保温ボックス（５）内に設けられた温度センサ（１３）と接続され、前記上部空洞内の前記第１キャピラリ原子セル（６）の両端位置にはそれぞれ第１永久磁石リング（３）及び第２永久磁石リング（８）が設けられており、前記下部空洞内の前記第２キャピラリ原子セル（１４）の両端位置にはそれぞれ第３永久磁石リング（１２）及び第４永久磁石リング（１５）が設けられており、
第１ファイバ偏光子（２）の一端は前記光ファイバカップリング焦点コリメータ（１）と接続され、別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第１永久磁石リング（３）内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第１キャピラリ原子セル（６）の一端と接続され、第２ファイバ偏光子（９）の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第２永久磁石リング（８）内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第１キャピラリ原子セル（６）の別の一端と接続され、前記第２ファイバ偏光子（９）の別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第３永久磁石リング（１２）内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第２キャピラリ原子セル（１４）の一端と接続され、第３ファイバ偏光子（１６）の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第４永久磁石リング（１５）内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第２キャピラリ原子セル（１４）の別の一端と接続され、前記第３ファイバ偏光子（１６）の別の一端は光電検出器（１７）と接続されることを特徴とする、光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
【請求項２】
前記第１キャピラリ原子セル（６）及び前記第２キャピラリ原子セル（１４）中の原子には水銀、カルシウム、ストロンチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムが含まれることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自由空間量子情報処理、レーザー通信、レーザーレーダー及び光信号の遠隔測定などの分野に関し、具体的には自由空間における微小信号光の抽出及び測定に適用される、超狭帯域の光ファイバ原子光学フィルタリング装置に関するものであり、磁場中の原子と光信号との相互作用、及び光ファイバ偏光選択技術によって背景光（日光、照明など）ノイズをフィルタリングする。
【背景技術】
【０００２】
通常、自由空間量子情報処理（非特許文献１）、レーザー通信、Ｎａ／Ｋ蛍光ライダー（非特許文献２）などのシステムにおいては、信号光との相互作用の媒介として原子が用いられており、強い背景光ノイズ（日光、照明など）をフィルタリングすることで微小光信号を高域通過で伝送し、且つ効果的に観測できるようにしている。通常、従来のファラデー異常分散光学フィルタ（Ｆａｒａｄａｙ ａｎｏｍａｌｏｕｓ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）（非特許文献３）は、原子蒸気の気泡と、その両側に設置された偏光方向に相互垂直なグラントムソンプリズムを用いて構成され、原子の線スペクトル特性により構成された超狭帯域バンドパスフィルタが利用されており、そのフィルタは干渉フィルタ（〜ｎｍレベルのハンド幅）やファブリペローキャビティなどよりもさらに狭い線幅（〜ＧＨｚ又はさらに狭いレベル）を有し、且つフィルタリングの周波数が一定の範囲内で連続波長可変であるなどの特徴を有する。量子通信の例では、通常、ファラデー異常分散光学フィルタの伝送特性及び帯域外減衰量がその忠実度に作用し（特許文献１）、ほとんどの環境下で正常に動作することができる。しかし、望遠鏡が直射日光を受けるなどの特殊な条件下ではバックグラウンド光子が抑制されず、有効な量子通信に影響を及ぼす高い符号誤り率が発生してしまう（非特許文献４）。
【０００３】
そこで、例えばラマン光増幅（非特許文献５、非特許文献６、特許文献２（中国特許登録番号：ＺＬ２００８１００４６８６２．２））、量子コヒーレンス誘起旋光（非特許文献７、特許文献３（中国特許登録番号：ＺＬ２０１１１００７１３８７．６）、特許文献４（中国特許登録番号：ＺＬ２００９１０２７３４９０．１））など、原子フィルタリングに関する幾つかの新たな方法やデバイスが開発・開示されたが、それらは〜ＭＨｚレベルのバンドパスフィルタを実現しており、背景光ノイズをより効果的に抑制し、信号光又は光子信号を増幅させることが可能である。しかし、科学技術の日進月歩に伴い、原子の超狭線幅に基づく新規の実用的なフィルタリング方法及び装置のさらなる開発が依然として求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８０３１８７３号明細書
【特許文献２】中国特許第１０１２４１２４１号明細書
【特許文献３】中国特許第１０２１４７５３８号明細書
【特許文献４】中国特許第１０１７９４０３３号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Ｎａｔｕｒｅ」，５０９（２０１４），６６
【非特許文献２】「Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ」，４（２０１４），１
【非特許文献３】「Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．」，１５６（１９９８），２８９
【非特許文献４】「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ」，８９ １９（２００６），１９１１２１
【非特許文献５】「Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ」，２３ １４（２０１５），１７９８８
【非特許文献６】「Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．」，３３（１６），１８４２−１８４４（２００８）
【非特許文献７】「Ｃｈｉｎ．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．」，９（２０１１），０２１４０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、自由空間における微小信号光の抽出及び測定への応用に対し、従来の原子の超狭線幅に基づくファラデー異常分散光学フィルタでは極端な条件下で背景光を完全に除去することができないなどの問題を解決し、またフィルタリング装置の接続をより簡便化・統合化するため、背景光ノイズに対する減衰量が良好な光ファイバ原子光学フィルタリング装置を提供するが、それには新規のファイバ偏光子（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｆｉｂｅｒ）の高い消光比特性を利用しており、それは一つの偏光状態の光だけを透過させ、その他の偏光状態の光は高い消光比作用下で迅速に消失させるというものであり、またさらに適度な強度の磁場及び恒温条件のキャピラリ原子セルの応用を加えることで、偏光信号を低減衰で通過させ、且つ背景光ノイズを除去するフィルタリングを実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。
【０００８】
光ファイバ原子光学フィルタリング装置であって、それは光ファイバカップリング焦点コリメータを含み、また曰字形状純鉄フレームを含み、曰字形状純鉄フレームは密閉された純鉄外フレーム及び純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、有孔純鉄仕切板には貫通孔が設けられており、有孔純鉄仕切板は曰字形状純鉄フレームを上部空洞と下部空洞とに仕切り、有孔純鉄仕切板は純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックスを上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、上部保温ボックスと下部保温ボックスとは有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、上部保温ボックス内には第１キャピラリ原子セルが設けられ、下部保温ボックス内には第２キャピラリ原子セルが設けられ、第１キャピラリ原子セルの外部には第１外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第２キャピラリ原子セルの外部には第２外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第１外装加熱用ツイストペアワイヤと第２外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤを構成し、外装加熱用ツイストペアワイヤはケーブルを通じてサーモスタットと接続され、サーモスタットは保温ボックス内に設けられた温度センサと接続され、上部空洞内の第１キャピラリ原子セルの両端位置にはそれぞれ第１永久磁石リング及び第２永久磁石リングが設けられており、下部空洞内の第２キャピラリ原子セルの両端位置にはそれぞれ第３永久磁石リング及び第４永久磁石リングが設けられている。
【０００９】
第１ファイバ偏光子の一端は光ファイバカップリング焦点コリメータと接続され、別の一端は曰字形状純鉄フレーム、第１永久磁石リング内孔、上部保温ボックスの順に通されて第１キャピラリ原子セルの一端と接続され、第２ファイバ偏光子の一端は曰字形状純鉄フレーム、第２永久磁石リング内孔、上部保温ボックスの順に通されて第１キャピラリ原子セルの別の一端と接続され、第２ファイバ偏光子の別の一端は曰字形状純鉄フレーム、第３永久磁石リング内孔、下部保温ボックスの順に通されて第２キャピラリ原子セルの一端と接続され、第３ファイバ偏光子の一端は曰字形状純鉄フレーム、第４永久磁石リング内孔、下部保温ボックスの順に通されて第２キャピラリ原子セルの別の一端と接続され、第３ファイバ偏光子の別の一端は光電検出器と接続される。
【００１０】
上記の第１キャピラリ原子セル及び第２キャピラリ原子セル中の原子には水銀、カルシウム、ストロンチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムが含まれる。
【００１１】
その作動プロセスは以下の通りである。
【００１２】
２組の永久磁石リングを曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用することで、磁場強度、磁場均一領域が完全に同一の２つの動作磁場が生じ、２つのキャピラリ原子セルにそれぞれ供される。サーモスタットを外装加熱用ツイストペアワイヤ、温度センサ、保温ボックスと連結させて使用することで、２つのキャピラリ原子セルに所定の動作温度を提供する。光ファイバカップリング焦点コリメータが微小信号光と背景光ノイズを受信すると、第１ファイバ偏光子、第１キャピラリ原子セル、第２ファイバ偏光子、第２キャピラリ原子セル、第３ファイバ偏光子の順に通って伝送される。この伝送過程中、ファイバ偏光子の偏光選択作用及びキャピラリ原子セル中の磁気光学効果によって背景光ノイズが完全に抑制され、光電検出器が微小信号光を低損失で受信する。以上により、本発明の装置は減衰量の良好な光ファイバ原子フィルタリングを実現している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を従来技術と比較すると、ファイバ偏光子の偏光選択性及びキャピラリ原子セルの磁気光学効果を利用することで減衰量の良好なフィルタリングが行われるので、キャピラリ原子セルは高い動作温度や強い磁場環境を必要とせずに微小信号光を大きな角度で旋光させる。そのため、より良好に統合化（自己統合又は他の装置との組み合わせ統合）・小型化することができ、多段階フィルタリング装置に拡張するにも都合が良い。また自由空間量子情報処理、レーザー通信、レーザーレーダー及び光信号の遠隔測定などの分野において実用性があり、重要な利用価値を秘めている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光学フィルタリング装置の原理図である。
【図２】実施概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について図１（原理図）及び図２（実施概念図）に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されない。
【００１６】
（実施例１）
アルカリ金属のルビジウム原子を例にすると、信号光はルビジウム原子Ｄ２線に整合する波長７８０ｎｍのレーザーである。
【００１７】
図１が示す通り、光ファイバ原子光学フィルタリング装置は、光ファイバカップリング焦点コリメータ１、第１ファイバ偏光子２、第１永久磁石リング３、曰字形状純鉄フレーム４、保温ボックス５、第１キャピラリ原子セル６、外装加熱用ツイストペアワイヤ７、第２永久磁石リング８、第２ファイバ偏光子９、サーモスタット１０、ケーブル１１、第３永久磁石リング１２、温度センサ１３、第２キャピラリ原子セル１４、第４永久磁石リング１５、第３ファイバ偏光子１６、光電検出器１７を含む。
【００１８】
曰字形状純鉄フレーム４は密閉された純鉄外フレーム及び純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、有孔純鉄仕切板には均等に分布する２列の貫通孔が設計されている。有孔純鉄仕切板は曰字形状純鉄フレーム４を上部空洞と下部空洞とに仕切る。有孔純鉄仕切板は純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックス５を上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、上部保温ボックスと下部保温ボックスとは有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通している。上部保温ボックス内には第１キャピラリ原子セル６が設けられ、下部保温ボックス内には第２キャピラリ原子セル１４が設けられる。第１キャピラリ原子セル６の外部には第１外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第２キャピラリ原子セル１４の外部には第２外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第１外装加熱用ツイストペアワイヤと第２外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤ７を構成する。外装加熱用ツイストペアワイヤ７はケーブル１１を通じてサーモスタット１０と接続され、サーモスタット１０は保温ボックス５内に設けられた温度センサ１３と接続される。曰字形状純鉄フレーム４の上部空洞内の第１キャピラリ原子セル６の両端位置にはそれぞれ第１永久磁石リング３及び第２永久磁石リング８が設けられており、曰字形状純鉄フレーム４の下部空洞内の第２キャピラリ原子セル１４の両端位置にはそれぞれ第３永久磁石リング１２及び第４永久磁石リング１５が設けられている。
【００１９】
第１ファイバ偏光子２の一端は光ファイバカップリング焦点コリメータ１と接続され、別の一端は曰字形状純鉄フレーム４、第１永久磁石リング３内孔、上部保温ボックスの順に通されて第１キャピラリ原子セル６の一端と接続され、第２ファイバ偏光子９の一端は曰字形状純鉄フレーム４、第２永久磁石リング８内孔、上部保温ボックスの順に通されて第１キャピラリ原子セル６の別の一端と接続され、第２ファイバ偏光子９の別の一端は曰字形状純鉄フレーム４、第３永久磁石リング１２内孔、下部保温ボックスの順に通されて第２キャピラリ原子セル１４の一端と接続され、第３ファイバ偏光子１６の一端は曰字形状純鉄フレーム４、第４永久磁石リング１５内孔、下部保温ボックスの順に通されて第２キャピラリ原子セル１４の別の一端と接続され、第３ファイバ偏光子１６の別の一端は光電検出器１７と接続される。サーモスタット１０はケーブル１１を通じて外装加熱用ツイストペアワイヤ７、温度センサ１３それぞれと接続され、保温ボックス５内の動作温度を自動制御する。第１永久磁石リング３、第２永久磁石リング８は曰字形状純鉄フレーム４に組み合わされ、第１キャピラリ原子セル６に動作磁場を提供する。第３永久磁石リング１２、第４永久磁石リング１５は曰字形状純鉄フレーム４に組み合わされ、第２キャピラリ原子セル１４に動作磁場を提供する。
【００２０】
有孔純鉄仕切板は純鉄外フレームの中間に位置し、曰字形状純鉄フレーム４の中間部分を構成しており、磁場を２つの領域に分割する。曰字形状純鉄フレーム４を第１永久磁石リング３、第２永久磁石リング８と連結させて使用することで１つの磁場領域を構成し、曰字形状純鉄フレーム４を第３永久磁石リング１２、第４永久磁石リング１５と連結させて使用することでもう１つの磁場領域を構成し、動作中の２つの磁場領域の磁場強度は同じであり、さらに、曰字形状純鉄フレーム４中間の有孔純鉄仕切板の表面に均一に分布させた貫通孔は磁場の発生に影響を与えない。
【００２１】
保温ボックス５は上部保温ボックス及び下部保温ボックスを含み、第１外装加熱用ツイストペアワイヤ及び第１キャピラリ原子セル６は上部保温ボックス内に設けられ、第２外装加熱用ツイストペアワイヤ及び第２キャピラリ原子セル１４は下部保温ボックス内に設けられ、上部保温ボックスと下部保温ボックスとは有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、上部保温ボックス及び下部保温ボックスの温度が一致することを保証するため、第１外装加熱用ツイストペアワイヤ及び第２外装加熱用ツイストペアワイヤは等しい長さで上部保温ボックス及び下部保温ボックスにそれぞれ取り付けられ、さらに曰字形状純鉄フレーム４の中間にある有孔純鉄仕切板には２列に均等に分布させた合計１０個の貫通孔が設計されている（貫通孔の直径は典型的には５ｍｍとする）。
【００２２】
光ファイバカップリング焦点コリメータ１の増透膜の波長範囲は、第１キャピラリ原子セル６及び第２キャピラリ原子セル１４内のアルカリ金属原子の動作波長と相関関係にあり、例えば第１キャピラリ原子セル６及び第２キャピラリ原子セル１４内のアルカリ金属のルビジウムがＤ２のスペクトル線で動作している場合には、光ファイバカップリング焦点コリメータ１の増透膜の波長範囲は７８０ｎｍをカバーする。
【００２３】
（実施例２）
特定の応用（通信など）においては、第１キャピラリ原子セル６及び第２キャピラリ原子セル１４内に充填する原子の種類、数量を同一とし、例えばアルカリ金属のルビジウムとする。
【００２４】
第１永久磁石リング３及び第２永久磁石リング８は曰字形状純鉄フレーム４と組み合わせて使用し、第１キャピラリ原子セル６に提供する動作磁場を生み出す。
【００２５】
第３永久磁石リング１２及び第４永久磁石リング１５は曰字形状純鉄フレーム４と組み合わせて使用し、第２キャピラリ原子セル１４に提供する動作磁場を生み出す。
【００２６】
特定の応用（通信など）においては、上記の生み出される動作磁場の磁場強度、磁場均一領域は完全に同一とし、例えば０．０１５０Ｔとし、動作磁場強度は第１キャピラリ原子セル６及び第２キャピラリ原子セル１４の長さに依存する。
【００２７】
サーモスタット１０を外装加熱用ツイストペアワイヤ７、温度センサ１３、保温ボックス５と連結させて使用することで、第１キャピラリ原子セル６及び第２キャピラリ原子セル１４に一定の動作温度を提供する。動作温度は使用する原子数密度に依存する。第１キャピラリ原子セル６及び第２キャピラリ原子セル１４は同一の保温ボックス５内にあるため、受ける温度は完全に同一である。但し、原子によって異なる動作温度が要求される。
【００２８】
アルカリ金属のルビジウム原子Ｄ２線と整合する７８０ｎｍの微小信号光Ｌ２が日光又は照明の背景光Ｌ１を伴って本発明の装置に入射した場合、７８０ｎｍの波長範囲をカバーする増透膜をコーティングした光ファイバカップリング焦点コリメータ１が受信し、最初に、動作波長が７８０ｎｍの第１ファイバ偏光子２、磁場が０．０１５０Ｔ及び３６５Ｋの定温条件で動作するアルカリ金属のルビジウムが充てんされた第１キャピラリ原子セル６、動作波長が７８０ｎｍの第２ファイバ偏光子９の順に通って伝送され、第１キャピラリ原子セル６内のルビジウム原子蒸気と７８０ｎｍの微小信号光Ｌ２との相互作用により、磁気光学効果で微小信号光Ｌ２の偏光面に１つの角度の旋光が生じ、ベアファイバ消光比が６０ｄＢの第１ファイバ偏光子２及び第２ファイバ偏光子９の偏光選択作用が加わり、背景光Ｌ１の大部分がフィルタリングされて、微小信号光Ｌ２の伝送が継続可能となる。
【００２９】
次に、微小信号光Ｌ２は、磁場及び低温条件で動作するアルカリ金属のルビジウムが充填された第２キャピラリ原子セル１４、動作波長が７８０ｎｍの第３ファイバ偏光子１６の順に通過し、背景光Ｌ１が抑制される。
【００３０】
最後に動作波長が７８０ｎｍの光電検出器１７が低損失で伝送された微小信号光Ｌ２を受信する。このように、本発明の装置は減衰量の良好な光ファイバ原子フィルタリングを実現している。
【００３１】
そのうち：
背景光Ｌ１は、信号光の有効な観測及び測定に影響する光ノイズを表す。それは例えば日光、月光、星光、照明及びその他の照射光などである。
【００３２】
微小信号光Ｌ２は、情報を有するレーザー（通信）、蛍光（大気観測）又は光子（量子情報処理、通信）などである。本発明の１つの実施例として、典型的にはＴｏｐｔｉｃ ＤＬ−１００ Ｐｒｏのレーザー装置を使用し、アルカリ金属のルビジウム原子Ｄ２線と整合する７８０ｎｍのレーザーを照射する。
【００３３】
光ファイバカップリング焦点コリメータは、非磁性であり、球面が斜め８度の凸球面形状透過型であり、信号光波長に基づいて設計され、且つ７８０ｎｍの波長範囲をカバーする増透膜がコーティングされている。入射光を収集し、且つ第１ファイバ偏光子内に誘導、コリメーション、伝送するのに用いる。
【００３４】
第１ファイバ偏光子は光ファイバポラライザとも呼ばれ、典型的にはＩＸＢｌｕｅＩＸＳ−ＰＯＬ−７８０−１２５のファイバ偏光子を使用し、それはＴｉｇｅｒ型の設計構造であり、そのコイルの直径サイズによって消光比を調節可能であり、典型的にはベアファイバ消光比は６０ｄＢより大きい。また低損失及び良好な温度安定性を提供することができる。
【００３５】
第１永久磁石リングは特注し、材質はネオジム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）とし、典型的には型番Ｎ３５ＳＨを使用し、動作温度は４２０Ｋ、典型的には外径３０ｍｍ、内孔直径５ｍｍ、厚さ５ｍｍとする。第１永久磁石リング及び第２永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第１キャピラリ原子セルに動作磁場を提供する。
【００３６】
曰字形状純鉄フレームは自社製であり、材料はＤＴ４Ｃの工業用純鉄であり、第１永久磁石リング及び第２永久磁石リング、第３永久磁石リング及び第４永久磁石リングのそれぞれと組み合わせて使用することで２つの磁場領域を発生させて、第１キャピラリ原子セル及び第２キャピラリ原子セルの動作に磁場環境を提供し、発生させる磁場強度範囲は第１キャピラリ原子セル及び第２キャピラリ原子セルの長さに依存し、０．０１５０〜０．２０００Ｔである。
【００３７】
保温ボックスは自社製であり、第１キャピラリ原子セル及び第２キャピラリ原子セルを保温するのに用い、典型的には厚さ５〜２０ｍｍのポリイミド発泡板で製作し、長期動作温度は５７０Ｋまで到達可能である。さらに加工性が良い、軽量であるなどの特性を具備している。
【００３８】
第１キャピラリ原子セルは自社製であり、端面が相互に平行な２つの窓を光学接着技術で封止し、材質はパイレックス（登録商標）ガラスであり、キャピラリの内径範囲は０．５〜２．０ｍｍである。フィルタリング装置の利用ニーズに基づき、原子サンプルが充填されており、入射する偏光信号光との相互作用でフィルタリングを行うのに用いる。
【００３９】
外装加熱用ツイストペアワイヤは自社製であり、電気加熱効率を提供するのに用い、動作電流範囲は０．５〜３Ａである。温度調節器、温度センサと組み合わせて使用し、第１キャピラリ原子セル及び第２キャピラリ原子セルを加熱し、定温にする。
【００４０】
第２永久磁石リングは、材質、型番、サイズが第１永久磁石リングと完全に同一である。第２永久磁石リング及び第１永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第１キャピラリ原子セル内の原子に動作磁場を提供する。
【００４１】
第２ファイバ偏光子は、材質、型番、コイル直径が第１ファイバ偏光子と同一であり、その作用は、伝送されて第１キャピラリ原子セルを通過した後の信号光を偏光選択し、残りの背景光をさらにフィルタリングするというものである。
【００４２】
サーモスタットは、外装加熱用ツイストペアワイヤに電力を提供し、また第１キャピラリ原子セル及び第２キャピラリ原子セルの温度を定温にするのに用いる。典型的にはＯＭＲＯＮ Ｅ５ＣＺのデジタル式温度調節器を使用し、動作温度範囲は３７５〜４８０Ｋとする。
【００４３】
ケーブルは、サーモスタットが外装加熱用ツイストペアワイヤに加熱電力を提供し制御するためのチャネル用、及び温度センサとの接続用である。
【００４４】
第３永久磁石リングは、材質、型番、サイズが第１永久磁石リング及び第２永久磁石リングと完全に同一である。第３永久磁石リング及び第４永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第２キャピラリ原子セル内の原子に動作磁場を提供する。
【００４５】
温度センサは、典型的には白金抵抗ＰＴ１００を使用し、温度調節器と組み合わせて保温ボックス内の温度をリアルタイムに測定する。
【００４６】
第２キャピラリ原子セルは、材質、サイズ及び充填する原子サンプルが第１キャピラリ原子セルと完全に同一であり、伝送されて第２ファイバ偏光子を通過する信号光とのさらなる相互作用によってフィルタリングするのに用いる。
【００４７】
第４永久磁石リングは、材質、型番、サイズが第１、第２、第３永久磁石リングと完全に同一である。第４永久磁石リング及び第３永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第２キャピラリ原子セル内の原子に動作磁場を提供する。
【００４８】
第３ファイバ偏光子は、材質、型番、コイル直径が第１ファイバ偏光子及び第２ファイバ偏光子と同一であり、その作用は、伝送されて第２キャピラリ原子セルを通過した後の信号光を偏光選択し、残りの背景光ノイズをもう一度フィルタリングするというものである。
【００４９】
光電検出器は、第２キャピラリ原子セルから出射され、フィルタリングされた信号光を受信した後、光電変換を行って電気信号を出力する。微小光子信号については、典型的にはＥｘｃｅｌｉｔａｓ ＳＰＣＭ−ＡＱＲＨの単一光子計数モジュールを使用し、４００〜１０６０ｎｍの波長範囲の信号光子を検出することができる。
【００５０】
その他は実施例１と同様である。
【００５１】
本発明の明細書中で記述した具体的な実施例は、本発明の精神について例を挙げて説明したに過ぎない。本発明が属する技術分野の当業者であれば、本発明の精神を逸脱することなく、又は特許請求の範囲の定義を超越することなく、記述した具体的な実施例に対する様々な修正若しくは補足、又は類似の方法による代替が可能である。
【００５２】
（付記）
（付記１）
光ファイバ原子光学フィルタリング装置であって、それは光ファイバカップリング焦点コリメータ（１）を含み、またさらに曰字形状純鉄フレーム（４）を含み、前記曰字形状純鉄フレーム（４）は密閉された純鉄外フレーム及び前記純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、前記有孔純鉄仕切板には貫通孔が設けられており、前記有孔純鉄仕切板は前記曰字形状純鉄フレーム（４）を上部空洞と下部空洞とに仕切り、前記有孔純鉄仕切板は前記純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックス（５）を上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、前記上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、前記下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、前記上部保温ボックスと前記下部保温ボックスとは前記有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、前記上部保温ボックス内には第１キャピラリ原子セル（６）が設けられ、前記下部保温ボックス内には第２キャピラリ原子セル（１４）が設けられ、前記第１キャピラリ原子セル（６）の外部には第１外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第２キャピラリ原子セル（１４）の外部には第２外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第１外装加熱用ツイストペアワイヤと前記第２外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤ（７）を構成し、前記外装加熱用ツイストペアワイヤ（７）はケーブル（１１）を通じてサーモスタット（１０）と接続され、前記サーモスタット（１０）は前記保温ボックス（５）内に設けられた温度センサ（１３）と接続され、前記上部空洞内の前記第１キャピラリ原子セル（６）の両端位置にはそれぞれ第１永久磁石リング（３）及び第２永久磁石リング（８）が設けられており、前記下部空洞内の前記第２キャピラリ原子セル（１４）の両端位置にはそれぞれ第３永久磁石リング（１２）及び第４永久磁石リング（１５）が設けられており、
第１ファイバ偏光子（２）の一端は前記光ファイバカップリング焦点コリメータ（１）と接続され、別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第１永久磁石リング（３）内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第１キャピラリ原子セル（６）の一端と接続され、第２ファイバ偏光子（９）の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第２永久磁石リング（８）内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第１キャピラリ原子セル（６）の別の一端と接続され、前記第２ファイバ偏光子（９）の別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第３永久磁石リング（１２）内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第２キャピラリ原子セル（１４）の一端と接続され、第３ファイバ偏光子（１６）の一端は前記曰字形状純鉄フレーム（４）、前記第４永久磁石リング（１５）内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第２キャピラリ原子セル（１４）の別の一端と接続され、前記第３ファイバ偏光子（１６）の別の一端は光電検出器（１７）と接続されることを特徴とする、光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
【００５３】
（付記２）
前記第１キャピラリ原子セル（６）及び前記第２キャピラリ原子セル（１４）中の原子には水銀、カルシウム、ストロンチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムが含まれることを特徴とする、付記１に記載の光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
【符号の説明】
【００５４】
１  光ファイバカップリング焦点コリメータ
２  第１ファイバ偏光子
３  第１永久磁石リング
４  曰字形状純鉄フレーム
５  保温ボックス
６  第１キャピラリ原子セル
７  外装加熱用ツイストペアワイヤ
８  第２永久磁石リング
９  第２ファイバ偏光子
１０  サーモスタット
１１  ケーブル
１２  第３永久磁石リング
１３  温度センサ
１４  第２キャピラリ原子セル
１５  第４永久磁石リング
１６  第３ファイバ偏光子
１７  光電検出器
Ｌ１  背景光
Ｌ２  微小信号光
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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